钢铁材料热处理及组织性能论文

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1、钢铁材料热处理及组织性能论文摘要:钢铁材料的热处理是钢铁材料在固态下，通过适当的方式进行加热、保温和冷却，改变钢材内部组织结构，改善钢的性能，改善毛坯在后续工序中的工艺性能，使工件获得优良的使用性能，从而充分发挥钢材的潜力，扩大其应用范围。关键词：热处理，热处理时钢的组织，钢的热处理工艺背景简介：热处理是机械零件及工具制造过程中的重要工艺，它负担着改善钢铁材料组织和性能，充分发挥钢铁材料的潜力，提高和改善零件的使用性能和使用寿命的重要任务。二十世纪以来，金属物理的发展和其他新技术的移植应用，使金属热处理工艺

2、得到更大发展。一个显著的进展是1901～1925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳；30年代出现露点电位差计，使炉内气氛的碳势达到可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法；60年代，热处理技术运用了等离子场的作用，发展了离子渗氮、渗碳工艺；激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。中国是能源消耗大户，机械制造行业是其中很重要的一个组成部分。随着零部件、机械制造等重工业的不断发展，热处理对中国机械制造业的振兴和发展具有重要的支撑作用，而机械制造业

3、的发展也必将带动中国热处理行业的快速发展，为中国热处理行业的发展提供广阔的发展空间，行业的发展前景广阔。一、热处理1、钢在加热时的组织转变对钢铁材料而言，大多数热处理工艺首先都要将工件加热到钢的临界点以上，使原始组织部分或全部转变为奥氏体，然后再以适当的冷却速度冷却，使奥氏体转变为一定的组织并获得所需要的性能。钢在加热过程中，由加热前的组织转变为奥氏体的过程称为钢的加热转变，即奥氏体化。加热时形成的奥氏体的质量（成分均匀性及晶粒大小等），对冷却转变过程及组织、性能有极大影响。钢在加热时奥氏体晶粒大小直接影响

4、到热处理后钢的性能，晶粒小，冷却后组织也细小，反之，组织则粗大。钢材晶粒细化，既能有效的提高强度，又能明显提高塑性和韧性，因此，获得细的奥氏体晶粒，对工件使用性能和质量都具有重要意义。细化奥氏体晶粒的措施：（1）、合理选择加热温度和保温时间（2）、合理选择钢的原始组织（3）、加入一定量的合金元素（4）、采用重结晶处理2、钢在冷却时的组织转变钢的奥氏体化不是热处理的最终目的，而是为了随后的冷却转变做组织准备。因为大多数机械构件都在室温下工作，且钢件性能最终却决于奥氏体（A）冷却转变后的组织类型。实践证明，同一

5、化学成分的钢材，加热到奥氏体状态后，若采用不同的冷却方法和冷却速度进行冷却，将得到形态不同的各种组织，从而获得不同的性能（见下表）。w（C)=0.45%的非合金钢加热到840℃，以不同方法冷却后的力学性能冷却方法Rm/MPaRe/MPaA11.3(%)Z(%)硬度炉内暖冷53028032.549.3160～200HBW空气冷却670～72034015～1845～50170～240HBW水中冷却10007207～812～1452～58HRC因此，研究钢材在冷却时的相变规律，对制定热处理工艺有着重要的意义。3、

6、钢的过冷奥氏体转变（1）珠光体转变共析钢过冷奥氏体在C曲线A1线至鼻温之间较高温度范围内等温停留时，将发生珠光体转变。珠光体是由铁素体和渗碳体组成的双相组织。珠光体在光学显微镜下呈现珍珠般的光泽，故称为珠光体。按渗碳体的形态，珠光体可主要分为片状珠光体和粒状珠光体两种，前者渗碳体呈片状，后者呈粒状。片状珠光体的力学性能主要取决于珠光体的片间距。共析钢珠光体的硬度和断裂强度均随片间距的缩小而增大。片间距越小，单位体积钢中铁素体和渗碳体的相界面越多，对位错运动的阻碍越大，即塑性变形抗力越大，因而硬度和强度都增高

7、。在成分相同的情况下，与片状珠光体相比，粒状珠光体的强度、硬度稍低，但塑性较好，粒状珠光体的疲劳强度也比片状珠光体高。此外，粒状珠光体的冷变性能、可加工性能以及加热淬火时的变形、开裂倾向都比片状珠光体要好，而且，钢中含碳量越高，片状珠光体的工艺性能越差。所以，高碳钢具有粒状珠光体组织，才利于切削加工和淬火；中碳和低碳钢的冷挤压成型加工也要求具有粒状珠光体的原始组织。粒状珠光体的性能还取决于碳化物颗粒的大小、形态和分布。一般来说，碳化物颗粒越细、形态越接近等轴，分布越均匀，韧性越好。（2）、马氏体转变将钢经奥

8、氏体化后快速冷却，抑制其扩散性分解，在较低温度下（低于Ms点）发生无扩散相变称为马氏体（M）相变。钢中马氏体最主要的特点是高的硬度和强度。一般认为马氏体硬而脆，韧性很低，但实际上马氏体的韧性取决于其含碳量和亚结构，可以在很大范围内变化。（3）、贝氏体转变钢在珠光体转变温度以下、马氏体转变温度以上的温度范围内，过冷奥氏体将发生贝氏体转变，又称中温转变。贝氏体转变在生产上很重要，贝氏体，特别是下贝氏体具有优良的综合力